案例解析：结构设计的可施工性—层双向单跨大跨度混凝土结构

有朋友问：基础换填的截面形式是上窄下宽的A形式，还是上宽下窄的B形式？

从受力的需要可以是A型；但从施工实际操作的角度来考虑，换填需要先在原来的地基土中开挖，开挖就需要放坡才能保证基坑稳定、安全，所以只能是B型。

结构设计的成果是结构施工图，结构工程师的设想必须经过施工阶段、通过施工单位来实现。结构设计出来的图纸并不是只供人家观赏的，而是给施工单位指导施工的。在目前我国的建筑市场尚不完全规范，一定程度上存在非法转包、支解发包等违规现象，施工单位水平参差不齐，施工现场大量使用不熟练的农民工等。结构设计时需要考虑这些实际情况，所以不能只从受力的角度考虑问题，还要顾及施工的可行性。越是容易施工，工程质量就越容易保证，越不容易出问题。

例如,对钢结构，现场焊接的施工质量不容易保证，在设计时宜尽量避免采用，高空施焊以及仰焊更是不应采用。除了构件设计和细部构造要顾及施工的可行性，结构方案和选型更不能忽视可施工性。下面列举一个工程实例：

1、工程概况

某高校综合服务楼，为单层双向单跨大跨度混凝土结构，只有建筑周边可以布置柱子。由于建筑功能对结构净空的要求以及结构构件尺寸的严格限制，设计采用了双向预应力框架梁的结构形式，梁的截面尺寸为500X2800mm，双向计算跨度均为50米，层高9 .8 米，中间6道交叉梁采用有粘结预应力技术。（见下图）

2、施工遇到的困难和解决办法

（1）双向预应力张拉的相互影响

本工程造型新颖独特，框架梁跨度较大，施工难度高，预应力框架梁双向交叉，节点构造复杂，张拉时难免产生相互不利影响。为了确保工程的安全顺利实施，施工单位在施工前用ANSYS、Midas等多个有限元程序对各个张拉阶段进行了施工模拟，得出了各张拉阶段框架梁的应力和变形情况。根据分析结果制订了详细的张拉方案，并对每个张拉阶段的梁跨中反拱值、墙柱等位移变化情况和梁跨中、梁端的应力变化情况进行了严密的现场监测。

（2）钢筋较多、混凝土浇筑困难

由于梁跨度大，设计的预应力钢筋和普通较多，尤其是框架梁的端部，由于建筑限定了柱的最大宽度为500，相应最大梁宽只能取500,导致钢筋密集。为此，施工单位对梁端部钢筋节点使用程序进行3维模拟，并在施工现场做了1:1的实体放样，才基本解决了这个问题。（见下图）

3、评价：

本工程的施工单位能力确实很强，水平很高，硬是把遇到的施工困难给解决了。但是在结构方案阶段，设计单位能否做得更好，把可施工性考虑在内，采用更加容易施工的屋面结构方案，而不是在50 米大跨度的情况下仍坚持用混凝土结构屋面方案，凭添了不少施工难题？

例如，参考《空间网格结构技术规程》JGJ 7—2010第3.2.5条：网架的高跨比可取1/10～1/18。取跨高比1/18，则结构高度=50/18≈2.8米，即有可能可以采用网架结构，同样的结构高度2.8米也能满足50米跨度的要求，也能达到类似的建筑效果，而施工难度少很多的。

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